IGBT模块及散热系统的等效热模型

两粒米

    igbt散热器
    Cauer模型的结构比较真实的反应出真实的热阻热容物理结构。如果散热系统中每一层的材料的特性参数都已知时，可以通过理论计算公式来建立这种模型。并且，模块内的每一层（从芯片、芯片的焊接层、绝缘衬底、衬底焊接层、到底板）都有一对R/C参数来对应，因此通过图1(a)中的节点就可以得到每层物质的温度。但对实际系统，在热传递中很难确定热流在每一层中的分布，因此实际建模时一般不使用Cauer模型。
    与Cauer模型不同，图1(b)中的Foster模型的R/C参数虽然不再与各材料层相对应，网络节点也没有任何物理意义，但是该模型中的R/C参数很容易从实际测量得到的瞬态热阻抗Zth曲线上拟合提取出来，因此该模型往往用于实际建模、仿真计算芯片的结温。英飞凌IGBT模块的数据手册上就分别给出了IGBT芯片与反并联二极管芯片的Zthjc曲线，以及基于Foster模型回路的四阶参数列表（以热阻ri和时间常数τi对应组合的形式），如图2所示为英飞凌FF600R12ME4模块的瞬态热阻抗曲线。
    用户经常会想避免测量的花费，从而想利用目前已有的IGBT和散热器热参数搭建热路模型图。Cauer热路模型和Foster热路模型都提供描述了IGBT的结到壳与散热器到周围环境的热传递过程。如果要将IGBT和散热器的模型合并在一起，使用哪个模型更适合呢？